滚动轴承振动冲击信号检测系统设计与实现

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随着对故障诊断技术研究的不断进步与发展,以及微电子、传感器、微处理器等相关技术的突破,应用于机械设备滚动轴承的故障诊断系统也在不断完善。机械设备在运行过程中受到外部应力的冲击或是内部元件的损伤往往会出现以振动信号为表现形式的故障。如果能够将出现振动信号时设备的运行数据进行振动信号提取并将其存储以供后续分析,对于设备故障类型的诊断以及发生故障部件的定位是有非常大帮助的。以往的在线故障诊断系统体积庞大、成本高昂,很难在工厂内全面普及。本研究针对以振动冲击信号为表现的故障形式,结合国内外振动信号检测方法,提出一套振动信号检测系统解决方案,具有较高的数据采集速率、较大的数据存储空间,同时可以对设备的运行状态进行长时间监测,可以广泛应用于工厂设备上。主要研究内容如下:设计了振动冲击信号检测系统总体方案,检测系统由振动信号采集模块、数据存储模块以及数据管理平台组成,能够完成对轴承运行时产生的振动信号进行高速采集,通过高速总线将数据传输至数据管理平台以及数据存储模块,并对振动冲击信号进行检测。通过对轴承故障时产生振动信号的机理进行总结,分析轴承振动冲击信号的特点以及常用振动冲击信号提取方法的优缺点,论文提出了基于Morlet小波的振动冲击信号检测方法,能够对被噪声污染的振动冲击信号进行检测。设计并实现了轴承振动冲击信号检测系统,系统采用FPGA+OMAPL138构成的多核架构作为系统控制中心,对振动冲击信号采集模块与数据存储模块进行控制,采用高速AD芯片对振动信号进行采集,采用USB2.0与EMIF高速总线接口作为数据传输通道,采用SATA硬盘作为存储介质存储采集到的振动数据,采用QT框架对数据管理平台进行开发。最后对系统重要功能进行测试,主要测试数据在传输过程中的完整性并验证了振动信号检测方法的有效性。实验证明振动信号检测系统能够达到预期目标,实现对设备进行状态监测、振动信号检测以及运行状态数据的存储。
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